VirtualSMC: Effiziente virtuelle Prozesskette für SMC-Materialien in Industrieanwendungen

Quelle: KIT-FAST

Hohe Materialkosten, komplexes Handling im Fertigungsprozess und ein herausforderndes virtuelles Design erschweren die Durchsetzung von faserverstärkten Kunststoffen (FVK) in der Massenproduktion. Neuartige Materialsysteme und Herstellungsprozesse im Bereich des Fließpressens (Sheet Molding Compound, SMC) mit langfaserverstärkten Duromeren haben das Potential zum Einsatz von FVK in der Großserienindustrie signifikant erhöht. Dieser Trend zeichnet sich auch im Bereich der batterieelektrischen Fahrzeuge für die Umsetzung von Leichtbau-Batteriegehäusen ab. Hier wird SMC schon aufgrund seiner hohen Designfreiheit bei gleichzeitig niedrigen Kosten eingesetzt.

Um das Leichtbaupotential von SMC voll auszuschöpfen sind geeignete Ansätze für virtuelles Design und Optimierung unverzichtbar.

Der Fertigungsprozess beeinflusst jedoch die Faserformation, was im Umkehrschluss Einfluss auf die Bauteileigenschaften hat. Daher benötigt effizientes virtuelles Design sowohl einen digitalen Zwilling des Fertigungsprozesses, als auch eine virtuelle Prozesskette um Fertigungseffekte vorherzusagen und die Informationen in nachgelagerten Simulationsschritten wie Struktursimulationen oder Verzugsanalysen nutzen zu können.

 
Quelle: KIT-FAST

Bisherige akademische Modelle sind allerdings zu komplex um eine effiziente Materialkarten Erstellung für Strukturanalysen in Industrieanwendungen zu ermöglichen. Außerdem verfügen sie noch nicht über den erforderlichen Reifegrad, um industrielle Prozesse mit minimalen Anforderungen an Genauigkeit und maximaler numerischer Effizienz abzubilden.

Das öffentlich geförderte Projekt behebt die aktuellen Einschränkungen für das industrielle virtuelle Design von SMC-Anwendungen.

Im Rahmen des Projekts wird am Institut für Fahrzeugsystemtechnik (FAST) des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) eine virtuelle Prozesskette mit vereinfachten Simulationsansätzen für SMC entwickelt. Dies umfasst vereinfachte Ansätze für Fließpress-, Verzugs- und Struktursimulationen.

VirtualSMC wird vom Ministerium für Wissenschaft, Forschung und Kunst des Landes Baden-Württemberg und der SIMUTENCE GmbH gefördert. Darüber hinaus unterstützen die Hengrui Group (HRC) und das Advanced Composites Technology Center (ACTC) das Projekt durch die Bereitstellung eines vorhandenen Designs für eine BEV SMC-Batterieverkleidung, die als Demonstrationsteil innerhalb des Projekts verwendet wird. Das Projekt hat bereits im März 2020 begonnen und hat eine Laufzeit von 18 Monaten.

 
Quelle: HRC / ACTC

Wir freuen uns auf ein spannendes Projekt und neuartige Simulationsansätze für das effiziente virtuelle Design von SMC-Lösungen. Die vom KIT-FAST entwickelten Simulationsansätze werden die Durchsetzung von SMC für die Massenproduktion unterstützen und SIMUTENCE wird den Technologietransfer durch Ingenieurdienstleistungen unter Anwendung dieser Methoden ermöglichen.